2第二章-第一节《运动学》.ppt

1、第二章 人体运动实用力学基础,第一节人体运动的运动学,任何物体的机械运动都是在一定的空间和时间中进行的。人体和器械的运动也不例外。 运动学特征： 如物体运动的轨迹、路程、位移所描述的即空间特性。物体运动的先后次序，延续时间等特点谓时间特性。,第二章 人体运动实用力学基础 第一节人体运动的运动学,1.人体的简化,人体极为复杂，而人体的运动更为复杂，因此必须把人 体简化，这样可为分析人体动作提供方便 。人体和器械进 行简化处理，即近似地看成质点或刚体多刚体系统。,人体简化为物理模型的实用性和局限性,将人体简化为物理模型进行力学研究，这对学习研究带来很大方便，并且可以取得定量数据和资料进行分析，可以

2、帮助我们认识一些问题和规律。然而复杂人体简化为质点或刚体后，所得到的数据与材料反馈到人体应用时还存在着较大的差距，为此需建立实体模型。,实体模型的建立,人体是一个复杂的开放的系统。正确地反映出对人体运动时起主要作用的力学因素，建立人体的实体模型，是运动生物力学研究的方向。同一个实际对象，在研究不同物理现象时，很可能用不同模型代替。目前正处于体育动作研究工作的第一步“各因素关系”，对某些动作在这方面研究已积累了一些材料，但很多动作还未进行研究，故此建立人体实体模型将是一项艰巨的任务，我们同学们作为未来的体育工作者应朝着这个方向努力，在运动生物力学领域中会有所建树。,2 一、运动的相对性及参考系,

3、（一）运动的绝对性和描述运动的相对性1.运动的绝对性自然界一切物质都是永恒地运动着、变化着，所有自然现象都是物质运动的各种形式。从这种意义上来说运动是绝对的。 2.运动的相对性物体的运动取决于参考物体选取的性质叫做运动的相对性。,（二）参考系与坐标系,参考系：描述物体运动时选作为参考的物体或物体群叫做参考系（或参照系）。 由运动的相对性可知，选择不同的参考系描述同一物体的运动，往往会有不同的结果。通常取地面为参考系；体操运动把体操器械作为参考系；为了拍摄记录动作，设置杆作为参考系；人体某环节的运动时，多选用人体总重心或邻近环节作为参考系。,在运动生物力学中，根据研究问题的性质和方法的不同，可分

4、为两类不同的参考系：,惯性参考系：把相对于地球静止的物体或相对于地球做匀速直线运动的物体作为参考标准的参考系叫惯性参考系（又称为：静坐标系或静系）。 非惯性参考系：把相对于地球作变速运动的物体作为参考标准的参考系叫非惯性参考系（又称为：动坐标系或动系）。,惯性参考系与非惯性参考系的缺点,虽然参考系能描述物体随时间变化的位置的改变，但参考系只是定性地表明人体或器械是处于静止或运动状态，却不能对物体或器械进行定量的描述。因此必须引进一个精确的描述物体运动位置变化的方法。,根据选定的参考系只能定性的描述物体的运动情况，要定量的描述物体的位置变化，需要在参考系上标定尺度，即建立坐标系。,坐标系：直角坐

5、标系分一维、二维（平面）、三维（立体）三种。 概念：坐标系是指设置在参考系上的数轴，是参考系的数学抽象。它在性质上起着参考系的作用，而在数量上又能精确描述。三要素是：参照原点、参照方向、参照单位。(即数学里提到的原点、正方向、单位长度),二维坐标系,二、人体运动的分类和运动学特征,（一）人体运动的运动学特征 .空间特征空间特征是表明人体在运动时的空间位置以及描述人体运动的范围，包括路程和位移。 路程是指人体从一个位置移到另一个位置时的实际运动路线的长度，它是一个标量，只有大小，没有方向。 位移是指人体运动的起始点到终止点的直线距离，它是一个矢量，既有大小又有方向。,1.直线运动的位移和路程在直

6、线运动中，路程数值的大小不一定等于位移数值的大小。例如，100m从起点跑到终点，其位移大小与路程大小是相等的。 2.曲线运动的路程和位移在曲线运动中，位移数值的大小并不等于路程数值的大小，一般小于路程。例如从起点绕400m田径场内跑一圈，经过的路程为400m，而位移则等于零。跑200m内道时，路程为200m，位移则为112.13m。位移是矢量，按三角形法则或平行四边形法则合成 。,.时间特征,1.时刻时刻是人体或器械空间位置的时间量度，是时间上是一个点，它用于运动的开始、结束和运动过程中许多重要位相的瞬时。 2.时间时间是运动结束时时刻与开始时刻之差值，运动持续时间是运动始末两个时刻之间的时间

7、间隔。,.时空特征,1.速度速度是指人体所经过的位移与通过这段位移所用时间之比，是描述人体运动快慢的物理量。 2. 速率速率是指人体运动所经过的路程与通过这段路程所用的时间之比，是描述人体运动快慢程度的物理量，只有大小不表明方向。,（二）人体运动的分类,1.人体简化为质点：可将人体运动分为直线运动和曲线运动； 2.人体简化为刚体：可将人体运动分为平动、转动和复合运动。,平动：人体内任意两点的连线，在运动过程中始终保持平行，而且长度不变。轨迹可以是直线也可以是曲线。 转动：人体内的各点都绕同一轴线（转轴）作圆周运动。例如；投掷铁饼的旋转动作。 复合运动：既有平动又有转动的运动。例如；走、跑、滑冰

8、、滑雪都是一种复合运动，在研究中通常将复合运动分解为平动和转动两部分分别进行讨论，然后加以综合，以达到简化的。,加速度,(三).运动的合成与分解,1、运动的独立性原理（运动的叠加原理）：若一物体同时参与几个运动（称为分运动），则每一分运动不受其他分运动的影响。物体的运动是由各个彼此独立的分运动叠加而成的。 2、速度矢量的合成与分解。 3、质点的复合运动。(1) 绝对速度：研究对象相对于静参考系的速度称绝对速度；(2) 相对速度：研究对象相对于动参考系的速度称相对速度；(3) 牵连速度：动参考系原点相对于静参考系的速度称牵连速度。其三者的关系是：,（四）运动方法的描述,(一)、运动方程 (1)匀

9、变速直线运动(2)自由落体 (3)竖直上抛运动（匀减速运动）,3、速度时间曲线（匀速、匀变速、变速）；4、加速度（非匀速）曲线,5、各类曲线的特点：有直线，曲线之分，直线又有水平倾斜之分，倾斜程度表示变化快慢。因此，我们可根据不同项目、不同动作不同运动员的曲线进行运动学分析（三）表格法：表格法就是把待求量及已知量用表格列出。,三、人体和器械的斜抛运动,（一）斜抛运动的基本公式：,1、沿竖直方向（沿Y轴）的位移公式： 2、沿水平方向（沿X轴）的位移公式： 3、在X方向上物体在任一时刻的速度为：在Y方向上物体在任一时刻的速度为：,（二）体育运动中常见的斜上抛运动,1、抛点与落点在同一水平面上的斜上抛运动。 因为 Y0，XS,讨论：（1）全程飞行时间T： 最高点Vy=0。上抛、下落时间相等。,（2）最大高度H：指抛体在竖直方向上达到的最大高度，他等于在t时间内的竖直位移。,三运动学量的特征,瞬时性矢量性相对性独立性,运动学量的特征,